一图掌握-高压变频器分类

目前中/高压变频器技术日趋成熟,国内本土品牌和欧美品牌在性能和稳定性上都不相上下. 对于其不同厂家的主电路拓扑结构, 功率元器件,不同优点和缺点罗列, 以及典型应用,本图都一一进行详细说明和注释. 希望能对你有所帮助!

中高压变频器分类

• 间接变换/Indirect Inverter (交流-直流-交流)
  • 电流源型变换器 CSI–Current Source Inverters
    • 直流环节采用电容
    • 负载换相型逆变器 LCI–Load Commutated Inverter
      • 厂家品牌
        • 西门子GL150;TMEIC LCI;ABB MEGADRIVE-LCI
      • 元器件
        • 晶闸管/thyristors
      • 优点
        • 直流转动特性
        • 功率无限制
        • 对电网无短路加载现象
        • 可以四象限运行
        • 包括弱磁部分调速范围可达1：5
        • 即使在低负载率下也有高的效率
        • 免维护(无电刷、无熔断器)
        • 对电机绝缘无损害，电缆长度无限制
      • 缺点
        • 低速下需采用断流换向
        • 功率因数与转速无关
        • 过载能力差，为1．5～2倍
      • 典型应用
        • 高速无齿轮传动离心泵(锅炉给水泵)
        • 压缩机、高炉风机、船舶主传动以及同步发电机的起动等场合
    • PWM电流源型逆变器
  • 电压源型变换器 VSI –Voltage Source Inverters
    • 直流环节采用电感
    • 两电平变换器 2-level VSI
      • 厂家品牌
        • 成都佳灵
      • 元器件
        • IGBT
      • 优点
        • 结构简单，二电平逆变器技术成熟
        • 效率高，可达98％
        • 动态性能好，过载能力强
        • 可实现四象限运行
        • 对电机绝缘无影响，电缆长度无限制
        • 体积小、重量轻、成本低
      • 缺点
        • 无输入变压器，6脉冲整流网侧谐波大，需采用进线电抗器
        • 二电平逆变du／dt大，且输出谐波大，需采用优化的PWM技术及输出滤波器加以解决。
      • 典型应用
        • 可用于轧机、起重机械、电力机车牵引、船舶主传动、风机、水泵和压缩机等。
    • 多电平变换器
      • 1. 混合多电平变换器
        • 其他
        • 飞跨电容+级联H桥
        • 中点钳位-级联H桥
        • 5电平H桥中点钳位型变换器
      • 2. 级联型变换器
        • 级联型H桥
          • 不等电流电压源
          • 等电流电压源
            • 厂家品牌
              • 西门子GH180;利德华福HARSVERT-A
            • 元器件
              • LV-IGBT
            • 优点
              • 极低的输出谐波含量，在无输出滤波器的情况下，可使THD<0．3％
              • 极低的转矩纹波和电机噪声
              • 功率因数可达0．9
              • 对电机绝缘无损害，电缆长度无限制
              • 便于冗余设计
            • 缺点
              • 大多情况单象限运行
              • 不能进行旁路切换；
              • 不能实现无熔断器设计
              • 体积大，笨重；
              • 器件非常多，因而可靠性差；
              • 电容器多，易发生漏电问题；
              • 率节点多，增加连接难题
              • 多电平结构的变压器必须和变频器集成在一起，使电气室的空间和散热成为问题，考虑空间要求时，大容量装置只能采用水冷方式。
            • 典型应用
              • 风机水泵
        • 模块化多电平变换器
          • 西门子GH150
      • 3. 二极管中点钳位型变换器
        • 三电平有源中点钳位型变换器 3-level VSI
          • 厂家品牌
            • 西门子GM150&SM150;ABB ACS系列
          • 元器件
            • HV—IGBT或IGCT
          • 优点
            • 效率高，输出频率高
            • 动态性能好，过载能力强
            • 转矩脉动小，电机噪声小
            • 网侧配置多样化，可实现12、18或24脉冲整流，以减少网侧谐波；
            • 直流进线可配制动电阻；
            • 对电机绝缘无影响，输出电缆长度无限制
            • 与基波一致的功率因数
            • 高可靠的无熔断器设计。
          • 缺点
            • 不可控二级管整流器，单象限运行，要四象限运行需采取额外的措施
            • 如果采用GTO或IGCT器件，需要复杂的缓冲电路；
            • 流环节需扼流围，并需要输出滤波器
            • GTO或IGCT需要复杂的门极角发电路复杂。
          • 典型应用
            • 风机水泵、传送带驱动、矿石粉碎机、轧机、挤压机、窑传动等。
        • 晶闸管钳位型变换器
      • 4. 飞跨电容型变换器
        • 5电平有源中点钳位型变换器
      • 5. 多电平矩阵变换器
• 直接变换/Direct Inverter (交流-交流) CCV–Cyclo ConVerter
  • 矩阵变换器
  • 周波变换器
    • 多电平矩阵变换器
      • 厂家品牌
        • 西门子SL150
      • 元器件
        • 晶闸管/thyristors
      • 优点
        • 1. 可用于驱动同步和异步电机
        • 2. 堵转转矩和保持转矩大
        • 3. 动态过载能力强
        • 4. 可四象限运行
        • 5. 电机功率因数可为1
        • 6. 极佳的低速性能
        • 7. 弱磁工作范围广
        • 8. 转矩质量高
        • 9. 效率高
      • 缺点
        • 1. 功率因数与速度有关，低速时功率因数
        • 2. 最大输出频率为电源频率的1／n(n=2，3⋯⋯)
        • 3. 最大转速<500r／min
        • 4. 网侧谐波大
      • 典型应用
        • 轧钢机
        • 船舶主传动
        • 矿石粉碎机等低速转动设备